电子工厂化学品间的空调系统设计

一、化学品间的环境需求

分析电子工厂化学品间的核心功能是“安全存储与合规操作”，其环境需求需从化学品特性和工艺安全两个维度综合确定。

1、温湿度控制

温度：多数化学品（如光刻胶、显影液、氢氟酸等）对温度敏感，温度过高可能加速挥发或分解（如异丙醇沸点 82.5‰ ，高温下 VOCs 释放量剧增），过低则可能导致结晶或黏度异常（如某些电子级溶剂），通常要求温度控制在23±3^eC 。

湿度：高湿度易导致金属盐类化学品吸潮变质（如氯化铁遇湿气生成氢氧化物沉淀），低湿度则可能加剧静电积累（引发火灾或爆炸风险），所以一般要求相对湿度 30%～70% 。

2、压力控制

化学品间用于储存和分配自燃性、可燃性、毒性、腐蚀性、氧化性化学品，存在管道或阀门泄漏和积聚的潜在危险性。因此，化学品间应设置连续的机械通风，防止自燃性、可燃性、毒性、腐蚀性、氧化性化学品在化学品间积聚。机械通风的补风也应经过空气处理后送入室内，并且要维持一定的负压，通常与外部环境保持-5Pa 的压差。

二、空调系统设计方案

基于上述需求，化学品间的空调系统还需兼顾“环境稳定性”“安全防护性”和“节能性”，通常采用全新风的空调方案。

1、空调系统形式选择

化学品间的火灾危险性较高，特别是易燃易爆溶剂化学品间的火灾危险性属甲、乙类，循环空调系统易形成可燃性化学品积聚而引起爆炸事故，因此化学品间不应采用循环空调系统。通过全新风组合式空调机组（MAU）集中处理空气，其温湿度控制精准，气流组织均匀，能满足化学品间的环境需求。

2、关键设备设计要点

全新风组合式空调机组 (MAU) 功能段配置：室外进风段→初效过滤（G4）→中效过滤（F8）→加热器→加湿→表冷器 ( 降温除湿 ) →加热器 ( 再热 ) $$ 风机出风段。

材质要求：直接布置在化学品间的空调新风管需采用耐腐蚀材料（如 304不锈钢或做防腐喷涂），避免被酸/ 碱腐蚀导致泄漏。

温湿度控制：夏季工况：通过 PID 调节表冷器冷冻水阀开度，控制降温除湿至露点，湿度控制优先，然后通过再热段补偿除湿后的温降。冬季工况：通过加热器将空气加热至室内露点的等焓线与室外等湿线交点（适用于等焓加湿，一般电子厂房多采用此种加湿方式），再通过湿膜加湿段将空气处理至要求的含湿量，最后再热段控制出风温度。

压力控制：以室内压力传感器控制该房间新风支管上的电动调节阀，以维持室内-5Ps 的压差。

3、空调系统计算

由上可知，空调系统不仅是为了消除围护结构和化学品间发热的负荷，同时也作为排气系统的补风，那么排风系统的风量确定直接影响空调系统的风量。

首先，排风量的确定。排风系统采用防爆型离心风机或防腐风机，换气次数根据化学品挥发量计算得，若化学品挥发量无法量化时，则平时换气次数不少于6 次/h，事故换气次数不少于12 次 /h 。根据《电子工业废气处理工程设计标准》的要求，有毒有害物质的事故排风系统宜采用稀释方式达到排放浓度要求，当经技术经济比较采用稀释方式不适宜时，应采用吸附、洗涤、焚烧、冷却等处理方式达到排放浓度要求。含有有毒有害物质的事故排风系统排气筒高度均不应低于相关要求。排风需与补风系统联动（补风量 ≈ 平时排风量 ^*0.8)_. 此外还需要校核消除负荷风量，若消除负荷风量大于平时排风量 *0.8，则新风量 MAX（消除负荷风量，平时排风量 ^*0.8 ）。与此同时，为了避免房间形成正压环境，室内污浊气体逸散，就需要加大平时通风量（换气次数可能会大于 6次）。工程实际中往往有些有泄爆要求的房间（如氢气纯化间、可燃气体间等）的围护结构负荷较大，从而消除负荷的风量也较大。这就要求设计人员要针对每个房间的负荷进行详细计算，避免负荷指标法造成的设计风量不足的情况出现。不能以简单的平时排风量 ^*0.8 来计算新风量。

4、气流组织与压力控制

气流组织：送风口布置于房间上部（避免干扰化学品存储），排风口设于下部（相对空气密度 >0.75 ，应靠近地面，排除沉积的挥发性气体），形成“上送下回”的均匀气流，防止有害气体在操作区积聚。

压力控制：化学品间通常需保持相对负压（-5Pa），避免挥发性气体扩散至其他区域；

三、特殊安全与节能设计

1、安全防护强化电气防爆：存储易燃化学品的区域，空调系统的风机、电机、传感器等需采用防爆型，电线电缆穿镀锌钢管敷设，避免产生电火花。

2、防腐蚀设计：排风管道若输送酸、碱性气体（如盐酸雾），风管材质应采用不锈钢内衬特氟龙，以免腐蚀泄露。

3、安全相关特殊需求：

VOCs 与腐蚀性气体控制：强有机溶剂（如丙酮、乙醇）、酸性气体（如盐酸雾）或碱性气体（如氨气）需通过相应排风稀释，避免达到爆炸极限（如丙酮爆炸下限 2.5% ）或腐蚀空调设备。设置可燃气体探测器（如催化燃烧式传感器）、有毒气体探测器（如 PID 检测 VOCs）和温湿度报警器，当参数超限时自动启动声光报警、排风系统及应急照明。

防火防爆：存储易燃化学品（如甲醇、异丙醇）的区域需控制空调系统的电气防爆等级，并设置可燃气体浓度报警联动装置（当 VOCs 浓度超限值时自动启动排风）。应急通风：需配置独立的事故排风系统（换气次数 ot≪12 次 A ），确保突发泄漏时能够快速稀释有害气体，防止有害气体的聚集对人员产生伤害。

4、节能优化

变风量控制（VAV）：根据室内压力实时调节送风量（通过变频风机），避免固定风量导致的能源浪费。值得注意的是，一般化学品间要求平时通风量不得少于 6 次 ⟨h ，这就要求排气量不能一味的减少，即便化学品间的气柜排气量有所减少，也应打开其排气支路保证平时换气需求，相对于的新风量也应维持最低换气次数的需求。

热回收技术：排风中含大量显热（尤其是夏季高温高湿天气），可设置转轮式或板式热回收装置（效率 60% ），由于排风大部分都是腐蚀或易燃易爆气体，热回收装置应采用新排风无直接接触的形式（如相变传热），且考虑回收装置的防腐防爆处理。将排风热量传递给新风，降低新风处理能耗。

冷源优化：若工厂有集中冷冻站，优先采用高效冷水机组（ COP>5.5 ）；对于小规模化学品间，可选用风冷模块机组（减少水管路腐蚀风险）。

冷凝热回收技术：由于化学品间有严格的温湿度控制要求，一般MAU 都会设置再热段，以补充除湿后的温降，防止室内过冷。若采用冷凝热回收技术，可将直膨机组室外侧的冷凝热回收至再热段，节省再热量，已达到节约能源的目的。

四、典型案例分析

某半导体工厂的“有机及酸碱化学品间”（面积约 150m² ，存储异丙醇、氢氟酸、氨水等）。

设计要点:

空调系统：组合式新风空调机组（处理风量 8000m³/h ），配置初效（G4）过滤器 + 中效（F8）过滤器 + 预加热 + 表冷器 + 湿膜加湿 + 再加热段。调节温湿度 (23±3^∘C/30～70%RH) ，送风方式为顶送。

工艺排气系统：有机化学品间气柜排风量： 3000m³/h ，酸性化学品间气柜排风量： 3000m³/h ，碱性化学品间气柜排风量： 600m³/h_⨀ 。该厂房设置有中央处理系统（包括酸排气、碱排气、有机排气系统），为避免有害物质散放，在排放前应采取净化处理措施，故化学品间的气柜排风接入中央处理系统集中处理达标后排放。

风量校核：有机化学品间的气柜排风和酸性化学品间的气柜排风均大于平时排风量，故空调新风量应以气柜排风量 ^*0.8 计，碱化学品间空调新风量应以平时排风量 ^*0.8 计。这三个房间的工艺排气量均小于事故通风量，故辅以事故通风以满足最小12 次换气的要求。

排风系统设置情况：有机化学品间设置 2 根有机排气管道接入中央处理系统（1 根 Φ400 满足气柜排气需求，1 根 Φ200 辅以事故排放），排风经活性炭吸附后高空排放；酸化学品间设置 1 根 Φ400 酸排气管道接入中央处理系统，并设置 2 台事故通风机（风量 600m³/h ，1 用 1 备）辅以事故通风；碱化学品间设置 1 根 Φ200 碱排气管道接入中央处理系统，并设置 2 台事故通风机（风量1600m³/h ，1 用1 备）辅以事故通风。

安全措施：房间维持-5Pa 负压，设置可燃气体（异丙醇）和有毒气体（氨气）探测器，事故风机/ 事故通风管路的电动阀与其连锁启动。

五、结论

电子工厂化学品间的空调系统设计需以“化学品特性”为核心，综合考虑温湿度控制、洁净度要求、安全防护及节能需求。通过合理的系统选型、关键设备防腐防爆设计、精准的气流与压力控制，以及智能化的监测联动，可有效保障化学品存储与操作的安全性，同时满足电子制造的工艺环境要求。未来，随着绿色工厂理念的推广，进一步集成热回收技术、变风量控制等节能技术将成为设计优化的重点方向。总而言之，气体化学品房间的空调系统设计是一个以安全为核心、法规为准绳、风险评估为基础的复杂系统工程，需要多专业协同，投入足够的资源，并贯穿设计、施工、调试、运行、维护的全生命周期管理。绝不能将其视为普通空调系统设计。

参考文献：

[1]《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2015

[2]《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

[3]《电子工厂化学品系统工程技术规范》GB 50781-2012

[4]《电子工业废气处理工程设计标准》GB 51401-2019